Evaluación del desempeño del sistema de riego: Un análisis global y local en Costa Rica

Abstract

La creciente demanda de productos agrícolas a nivel mundial centra su atención en el rendimiento del cultivo, comprendido como el peso del producto agrícola por unidad de área cosechada. El incremento en la producción de cultivos es determinado, principalmente, por el aumento de los rendimientos actuales de cultivo, hasta alcanzar su potencial, el cual, a su vez, se espera que siga su incremento con nuevas tecnologías, como lo ha venido haciendo desde la revolución verde. La brecha de rendimiento agrícola es un indicador de desempeño fuertemente utilizado para medir el desempeño agrícola, ya sea a nivel de parcela, distrito de riego, cuenca o región. La brecha de rendimiento se refiere a la diferencia que existe entre el rendimiento potencial de un cultivo y los rendimientos actuales de los agricultores en una escala de interés espacial y temporal especificada. El desempeño de los sistemas de riego comprende la proporción entre el agua de riego consumida por los cultivos y el agua desviada desde la fuente de suministro. Para mejorar el uso de agua en la agricultura es fundamental la evaluación del desempeño del riego. Uno de los principales indicadores usados para evaluar este desempeño contempla la relación entre la cantidad de agua suministrada y las necesidades netas de riego del cultivo, conocido como suministro relativo de riego (RIS). Esta tesis doctoral presenta un análisis mundial del desempeño de los esquemas de riego mediante la evaluación de los atributos clave que influyen en el RIS. Además, se realizó un análisis que caracterizó el desempeño a través del RIS y de la brecha de rendimiento de un esquema de riego tropical en Costa Rica durante un período de cinco años, de 2014 a 2018. El primer análisis se basó en una revisión de informes y artículos científicos que arrojaron 264 casos pertenecientes a 25 países en seis regiones del mundo. La base de datos se sometió a dos tipos de análisis estadístico: Un análisis de clústeres de k-medias y un análisis de covarianza (ANCOVA). El clúster agrupó los esquemas de riego que se caracterizaron por un bajo RIS y tecnología de riego avanzada; así como esquemas de riego con los valores de RIS más altos, pobres tecnologías de riego y presencia de abundantes precipitaciones. El ANCOVA mostró que el RIS covarió significativamente con la variación en la precipitación, el calendario de entrega, los sistemas de riego en la parcela, la red de distribución y la región, pero no con el cultivo. El ANCOVA también mostró que los sistemas modernos de riego presurizado en la finca y los sistemas de distribución a demanda mejoran significativamente el RIS. El segundo análisis del distrito de riego en trópico, mostró que el RIS osciló entre 2,48 y 3,78, valores muy superiores a los observados en esquemas de áreas templadas, pero que se encuentran en el rango bajo de los valores de RIS documentados en otros esquemas de los trópicos. Los rendimientos actuales se determinaron a través de entrevistas semiestructuradas con los agricultores del esquema que también brindaron información acerca de otros temas de manejo del riego. Las brechas de rendimiento de los principales cultivos (arroz, caña de azúcar y cultivos forrajeros) oscilaron entre 26-43%, 64-69% y 30- 40%, respectivamente. La encuesta reveló que en dicho esquema los usuarios muestran un alto grado de satisfacción del servicio en cuanto al suministro de agua de riego y su costo, existen amplias oportunidades para mejorar el desempeño del esquema y para cerrar las brechas de rendimiento (p.ej. actualizar el cronograma de suministro de agua para evitar escasez en la cola de los canales y mejorar la red de drenajes).

The growing demand for agricultural products worldwide focuses its attention on crop yield, understood as the weight of agricultural product per unit of harvested area. The increase in crop production is mainly determined by the increase in actual yields crops, until reaching their potential, which, in turn, is expected to continue to increase with new technologies, as it has been doing since the green revolution. The agricultural yield gap is a performance index strongly used to measure agricultural performance, whether at the parcel, irrigation district, watershed or region level. Yield gap refers to the difference between the potential yield of a crop and the actual yields of farmers on a specified spatial and temporal scale of interest. The performance of irrigation systems comprises the ratio between the irrigation water consumed by crops and the water diverted from the supply source. To improve the use of water in agriculture, the evaluation of irrigation performance is essential. One of the main indicators used to evaluate this performance considers the relationship between the amount of water supplied and the net irrigation needs of the crop, known as the relative irrigation supply (RIS). This PhD thesis presents a global analysis of the performance of irrigation schemes through evaluating the key attributes that influence the RIS. In addition, an analysis was carried out that characterized the performance through the RIS and the yield gap of a tropical irrigation scheme in Costa Rica during a period of five years, from 2014 to 2018. The first analysis was based on a review of scientific reports and articles that collected 264 cases from 25 countries in six world regions. The database was subjected to two types of statistical analysis: a cluster analysis of k-means and analysis of covariance (ANCOVA). The cluster grouped irrigation schemes that were characterized by a low RIS and hight irrigation technology; as well as irrigation schemes with the highest RIS values, poor irrigation technologies and the prevalence of abundant rainfall. The ANCOVA showed that the RIS covaried significantly with the variation in precipitation, the delivery schedule, the irrigation systems on the farm, the distribution network and the region, but not with the crop. The ANCOVA also showed that modern on-farm pressurized irrigation systems and on-demand distribution systems significantly improve RIS. The second analysis of tropical irrigation scheme, showed that the RIS ranged between 2.48 and 3.78, values much higher than those observed in temperate area schemes, but which are in the lower rank of the RIS values documented in other tropics schemes. Actual yields were determined through semi-structured surveys with farmers in the scheme who also gave information about other irrigation management issues. The yield gaps of the main crops (rice, sugar cane and fodder crops) ranged between 26-43%, 64-69% and 30-40%, respectively. The survey revealed that in this scheme the users show a high satisfaction degree with the service, in terms of the supply of irrigation water and its cost, there are ample opportunities to improve the irrigation scheme's performance and to close the yield gaps (e.g. update the water supply schedule to avoid shortages in the tail of the canals and improve drainage network).